Электропривод постоянного тока

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока. Целью изобретения является повышение надежности. Устройство содержит электродвигатель 1, якорная обмотка которого подключена к вентильному преобразователю 13. Выходы датчиков2 и3частоты вращения и тока подключены ко входам усилителя 4 с регулируемым коэффициентом передачи. Вход блока 8 управления соединены со входом регулятора 10 частоты вращения, с выходом регулятора тока 11 и с датчиком 2 частоты вращения. Выходы блока 8 соединены со входами ключей 6 и 7. В данном устройстве обеспечивается контроль обработки текущих параметров и регулирование ограничения предельного темпа разгона. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 02 Р 5/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ л »

;(),.О.0

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4711653/07 (22) 28.06.89 (46) 15.02.92.Бюл. М 6 (75) М.р.Крупник и В.И.Крупник (53) 621.316.718.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N1079150,,кл. Н 02 Р 5/06, 1980. (54) ЭЛЕКТРОПРИВОД ПОСТОЯННОГОТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока., Целью изобретения является повышение надежности. Устройство содержит электроИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано для управления электродвигателями постоянного тока.

Целью изобретения является повышение надежности, На фиг, 1 приведена структурная схема электропривода постоянного тока; на фиг. 2 — структурная схема блока управления.

Электропривод постоянного тока содержит электродвигатель 1, датчики 2 и 3 частоты вращения и тока, усилитель 4 с регулируемым коэффициентом передачи, регулируемый ограничитель 5, первый и второй ключи 6 и 7, блок 8 управления, по следовательно соединенные задатчик 9, регулятор 10 частоты вращения, регулятор 11

l тока, систему 12 импульсно-фазового управ1 ления и вентильный преобразователь 13, „„ЯЦ „„1713067 А1

i двигатель 1, якорная обмотка которого подключена к вентильному преобразователю

13. Выходы датчиков 2 и 3 частоты вращения и тока подключены ко входам усилителя 4 с регулируемым коэффициентом. передачи.

Вход блока 8 управления соединены со входом регулятора 10 частоты вращения, с выходом регулятора тока 11 и с датчиком 2 частоты вращения. Выходы блока 8 соединены со входами ключей 6 и 7. В данном устройстве обеспечивается контроль обработки текущих параметров и регулирование ограничения предельного темпа разгона. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.! подключенный к якорной цепи электродвигателя 1, выход датчика 3 тока соединен со входом усилителя 4 с регулируемым коэффициентом передачи, управляющим входом соединенного с первым входом блока 8 управления, выход датчика 2 частоты вращения, механически связанного с электродвигателем 1, и со вторым входом регулятора 10 частоты вращения, параллельно которому через первый ключ 6 включен регулируемый ограничитель 5, при этом управляющий вход первого ключа 6 соединен с первым выходом блока 8 управления, второй выход которого соединен с управляющим входом второго ключа 7, включенного параллельно регулятору 11 тока, второй вход которого соединен со входом усилителя 4 с регулируемым коэффициентом передачи, выходом соединенного с третьим входом регулятора 10 частоты вращения, 1713067 первый вход которого соединен со вторым входом блока 8 управления, третьим входом соединенного с выходом регулятора 11 тока.

Блок 8 управления содержит задатчик

14, первый, второй и третий компараторы

15, 16 и 17, триггер 18, логический элемент

И 19, логический элемент ИЛИ 20 и логический элемент И-НЕ 21, первым входом соединенный с инвертирующим входом первого компаратора 15, неинвертирующий выход которого является первым выходом блока 8 управления, первый вход является первым входом блока 8 управления, а второй вход соединен с первым выходом задатчика 14, вторым выходом соединенного с первым входом второго компаратора 16, второй вход которого является вторым входом блока 8 управления, а инвертирующий выход соединен со вторым входом логического элемента И-НЕ 21 и с I-входом триггера 18, К-вход которого соединен с выходом логического элемента И 19, первый вход которого соединен с выходом логического элемента И-НЕ 21, а второй вход соединен с выходом логического "элемента ИЛИ 20, первым входом соединенного с неинвертирующим выходом первого компаратора 15, а вторым входом соединенного с инвертирующим выходом третьего компаратора 17, первый вход которого соединен с третьим выходом задатчика 14, а второй вход является третьим входом блока 8 управления, вторым выходом которого является инвертирующий выход триггера 18.

Электропривод постоянного тока работает следующим образом.

До появления сигнала задания на выходе задатчика 9, с первого выхода блока 8 управления на управляющий вход первого ключа 6 воздействует сигнал логического

"нуля" и размыкает его, отключая регулируемый ограничитель, Со второго выхода блока 8 управления в это время воздействует сигнал логической "единицы" и замыкает второй ключ 7, шунтируя цепь обратной связи регулятора 11 тока. Такое состояние ключей исключает возможность самопроизвольного вращения электродвигателя 1, Как только сигнал Ug с задатчика 9, воздействующий на второй вход блока 8 управления, достигает предварительно установленного минимального уровня U«, на втором выходе блока 8 управления формируется сигнал логического "нуля" и размыкает второй ключ 7, который расшунтирует регулятор 11 тока, обеспечивая готовность схемы электропривода к регулированию частоты вращения. При этом на входах регулятора 10 частоты вращения

25 вращения на постоянном максимальном уровне

010тах= КЗ и, 30

40 вая достаточную жесткость механической

55 осуществляется сравнение сигнала задания с сигналами отрицательной обратной связи по частоте вращения Ug, снимаемого с датчика 2 частоты вращения, и положительной обратной связи по току якоря U4, снимаемого с усилителя 4 с регулируемым коэффициентом передачи, а на выходе формируется разностный сигнал U10, который на входе регулятора 11 тока сравнивается с выходным сигналом Оз датчика 3 тока.

Нарастание сигнала U«H B x0 e регулятора 11 тока, воздействующего на вход системы 12 импульсно-фазового управления, сопровождается пропорциональным нарастанием выпрямленного силового напряжения 01з на выходе вентильного преобразователя 13, питающего якорную цепь электродвигателя 1, Так как при появлении напряжения 01з якорь неподвижен и ЭДС электродвигателя 1 отсутствует, в его якорной цепи появляется большой пусковой ток, величина которого ограничивается на заданном постоянном уровне I ограничением выходного сигнала регулятора 10 частоты где Кз — коэффициент передачи датчика 3 тока.

В момент пуска электродвигателя 1 и вращения его на малых оборотах усилитель

4 с регулируемым коэффициентом передачи имеет малое усиление. При этом входные сигналы регулятора 10 частоты вращения оказываются соизмеримыми и положительная обратная связь по току с усилителя 4 проявляется достаточно сильно, обеспечихарактеристики электропривода, При завершении пускового режима в схеме и достижении сигналом Uz с датчика

2 частоты вращения предварительно установленного минимального уровня Опг, воздействующего на первый вход блока 8 управления, на его первом выходе формируется сигнал логической "единицы", который замыкает первый ключ 6 и включает в цепь обратной связи регулятора 10 частоты вращения регулируемый ограничитель 5, обеспечивающий снижение уровня ограничения выходного сигнала U10max регулятора 10 до изменяющейся величины Uot.p ограничивающей предельные темпы разгона электродвигателя 1 на разных участках вращения.

По мере нарастания частоты вращения электродвигателя 1 до заданного значения, определяемого сигналом Ug с задатчика 9, 5 °

1713067 доля сигнала О2 с датчика 2 частоты вращения по сравнению с остальными сигналами на входе регулятора 10 частоты вращения уменьшается. Однако с нарастанием частоты вращения электродвигателя 1 и увеличением сигнала U2, воздействующего на управляющий вход усилителя 4, коэффициент передачи К4 последнего возрастает.

Вследствие этого сигнал О4 положительной обратной связи по току на выходе усилителя

4 увеличивается, сохраняя примерно постоянное соотношение с сигналами задания Ug и обратной связи U2 по частоте вращения.

В результате уменьшается статическая ошибка, обусловленная конечными значениями сигналов задания и обратной связи регулятора 10 частоты вращения.

В режиме торможения электропривода при полном или частичном снижении сигнала Ug задания состояние выходных сигналов блока 8 управления, следовательно,и состояние ключей 6 и 7 не изменится. 3а счет сигнала U2 обратной связи с датчика 2 частоты вращения изменяется полярность сигнала на выходе регулятора 10 частоты вращения, вызывающая снижение сигналов на выходах регулятора 11 тока и вентильного преобразователя 13, обеспечивая торможение электродвигателя 1.

Если по какой-либо причине исчезнет сигнал U2 на выходе датчика 2 частоты вращения или снизится ниже установленного уровня Оп2 в процессе вращения электродвигателя 1, о котором свидетельствует наличие сигнала 011 выше заданного уровня

Опз на третьем входе блока 8 управления, на его первом выходе формируется сигнал логического "нуля", размыкая первый ключ 6, а на его втором выходе формируется сигнал логической "единицы", . который замыкает второй ключ 7 и шунтирует регулятор 11 тока. С этого момента исчезает сигнал на ,выходе вентильнol о преобразователя 13 и электродвигатель 1 тормозится в режиме

"свободного выбега" до полной остановки.

Если к моменту снижения или исчезновения сигнала U2 обратной связи по частоте вращения сигнал Ull на выходе регулятора 11 тока еще не достиг уровня U@3, электродвигатель 1 некоторое время может разгоняться, но при достижении сигналом Ull уровня

Опз он также тормозится "на выбеге".

При внезапном исчезновении сигнала

Ul1 на выходе регулятора 11 тока происходит отключение электродвигателя 1 от питающего напряжения, При отсутствии его лишь на третьем входе блока 8 управления состояние выходных сигналов последнего сохранится, обеспечивая нормал ьное фун кционирование регуляторов электропривода.

Если сигнал О2 обратной связи по частоте вращения исчезнет до появления зада5 ющего сигнала Оз на выходе задатчика 9, то при появлении последнего начнется быстрый разгон электродвигателя 1 лишь до минимальной частоты вращения, превышающей ограничивающий ее уровень

10 Оп2, пРи котоРом сигнал Ull, постУпающий с выхода регулятора 11 тока на третий вход блока 8 управления, нарастает до уровня

Опз, после чего сигнал логической "единицы" с его второго выхода с помощью второго

15 ключа 7 зашунтирует регулятор 11 тока и электропривод тормозится в режиме "свободного выбега" до остановки, предотвращая аварийную ситуацию, Блок 8 управления работает следующим

20 образом.

Перед началом работы триггер 18 устанавливается в "нулевое" состояние.

С первого выхода задатчика 14 на второй вход первого компаратора 15 воздейст25 вует уставка постоянного сигнала Оп2, при которой в зависимости от уровня входного сигнала U»1, поступающего на его первый вход через первый вход блока, сигнал 015 на неинвертирующем выходе изменяется в со30 ответствии с выражением

Окl при Uex Un2

U 15=

0 пРи Usxl< Оп2, 35 а на его инвертирующем выходе сигнал

Ul5 изменяется в соответствии с выражео нием

40 Г 0 пРи U» цп2

О15 = !

Окl пРи Usxl< Оп2.

Со второго выхода задатчика 14 на пер45 вый вход второго компаратора 16 воздействует уставка постоянного сигнала. Оп1, при которой в зависимости от уровня входного сигнала Uex2, постУпаюЩего Hà его втоРой вход через второй вход блока, сигнал U16

50 на инвертирующем выходе изменяется в соответствии с выражением (0 пРи Usx2 Оп1, О16 = (55 Ок2 ПРИ Usx2< Unl.

С третьего выхода задатчика 14 на первый вход третьего компаратора 17 воздействует уставка постоянного сигнала Опз, при

1713067

30

50

55 которой в зависимости от уровня сигнала

О хз, ПОСтУПаЮЩЕГО Íà ЕГО ВтОРОй ВХОД ЧЕрез третий вход блока, сигнал U >7 на инвертирующем выходе изменяется в соответствии с выражением

0 при Овхз Опз, Uo

Окз пРи Овхз< Un3.

В приведенных выражениях Оа, Uv2, Окз = выхоДныЕ Сигналы пЕРвогО, втоРОго и третьего компараторов 15, 16, 17, соответствующие уровню логической "единицы".

При отсутствии входных сигналов блока на его первом выходе постоянно присутствует сигнал логического "нуля", а на его втором выходе — сигнал логической

"единицы".

При достижении сигналом 0 2 уровня

Un) сигнал логического "нуля" с инвертирующего выхода второго компаратора 16 поступает одновременно на -вход триггера

18 и на второй вход логического элемента

И-НЕ 21, на первый вход которого продолжает поступать сигнал логической "единицы" с инвертирующего выхода первого компаратора 15, обеспечивая прохождение

"нулевого" сигнала через первый выход блока. При этом на выходе логического элемента И-НЕ 21 формируется сигнал логической

"единицы" и воздействует на первый вход логического элемента И 19, на второй вход которого в течение всего времени работы блока также воздействует "единичный" сигнал, Выходной сигнал логической "единицы" с логического элемента И 19 поступает на К-вход триггера 18, не оказывая на него никакого влияния, а сигнал логического "нуля" со второго компаратора 16, воздействуя на 1-вход триггера 18, переводит его в состояние, при котором с его инвертирующего выхода через второй выход блока действует сигнал логического "нуля".

При достижении сигналом 0>«уровня

Un2 сигнал логической "единицы" с инвертирующего выхода первого компаратора 15 воздействует на первый вход логического элемента ИЛИ 20, не изменяя его."единичного" состояния, и на первый выход блока.

При этом сигнал логического "нуля" с инвертирующего выхода первого компаратора 15 не изменит состояния логического элемента

И-Н Е 21, а следовательно, и уровня "нулевого" сигнала на втором выходе блока

Если сигнал Ugy3 достигает уровня Опз, на инвертирующем выходе третьего компаратора 17 появится сигнал логического "нуля", который не изменит "единичного" состояния выходного сигнала логического элемента ИЛИ 20, при котором сохранятся сигналы логического "нуля" на втором выходе блока, логической "единицы" на его первом выходе, Если из трех, постоянно действующих сигналов Овх1, Овх2, Овхз, сигналы Орх2 и Овхз одновременно снизятся ниже соответствуЮЩИХ УРОВНЕЙ БЛт, Олз ИЛИ ИСЧЕЗНУТ СОВСЕМ, изменятся лишь состояния второго и третьего компараторов 16 и 17, а состояния логических элементов И 19, ИЛИ 20, И НЕ 21 останутся прежними, сохраняя при этом уровни выходных логических сигналов блока.

При исчезновении последнего выходного сигнала Usx< изменится состояние выходного сигнала логического элемента И-НЕ 21, "нулевой" выходной сигнал которого вызывает появление сигнала логическбго ".нуля" на выходе логического элемента И 19, который воздействует на К-вход триггера 18, формируя сигнал логической "единицы" на его инвертирующем выходе, который поступает на второй выход блока, Одновременно на неинвертирующем выходе первого компаратора 15 формируется сигнал логического "нуля", который поступает на первый выход блока.

Исчезновение из трех одновременно действующих сигнала 0> > или снижение его ниже уровня Ол2 вызывает появление на неинвертирующем выходе первого компаратора 15 сигнала логического "нуля", который проходит через первый выход блока. В это время на выходе логического элемента

И-НЕ 21 сохранится "единичный" уровень сигнала, а на выходе логического элемента

ИЛИ 20 появится сигнал логического "нуля", вызывая появление "нулевого" сигнала на выходе логического элемента И 19, который переводит триггер 18 в состояние, при котором на его инвертирующем выходе формируется сигнал логической "единицы"; поступающий на второй выход блока.

Если одновременно исчезнут сигналы

Овх> и Овх2, с неинвертирующего выхода первого компаратора 15 через первый выход блока проходит сигнал логического "нуля", Сигналы логической ",единицы", воздействующие в это время на входы логического элемента И-НЕ 21, переведут его в

"нулевое" состояние, при котором на выходе логического элемента И 19 появляется уровень логического "нуля", воздействующий на К-вход триггера 18 и формирующий на его выходе сигнал логической "единицы", который поступает на второй выход блока.

Последующее исчезновение последнего сигнала 0 <3 не изменит состояния выходных сигналов блока 8 управления.

1713067

45

55

Последовательное достижение сигналами UBx2 и UBx3 уровней Un1 и Un3 при отсутствии сигнала U>«на первом входе блока сопровождается сохранением на его первом выходе сигнала логического "нуля". При этом на выходе логического элемента И-НЕ

21 сохранится сигнал логической "единицы", а на выходах логических элементов

ИЛИ 20, И 19 при появлении "нулевого" сигнала на инвертирующем выходе третьего компаратора 17 появятся сигналы логиче. ского "нуля", обеспечивающие перевод триггера 18 в состояние, при котором на его инвертирующем выходе формируется сигнал логической "единицы" и поступает на второй выход блока.

Сосгояние блока 8 управления не изменится, если из трех одновременно действующих сигналов на его входах исчезнет или

- снизится ниже уровня 0л1 сигнал Usga, В этом случае на инвертирующем выходе второго компаратора 16 появится сигнал логической "единицы", не влияющий на состояния триггера 18 и логического элемента И-Н Е 21, Формула изобретения

1. Электропривод постоянного тока, содержащий электродвигатель, последовательно соединенные задатчик, регулятор частоты вращения, регулятора тока, систему импульсно-фазового управления, вентильный преобразователь, выход которого подключен к якорной обмотке электродвигателя, датчики частоты вращения и тока, выходы которых соединены с соответствующими вторыми входами регуляторов, усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, входы которого соединены с датчиками частоты вращения и тока, а выход соединен с третьим входом регулятора частоты вращения, ограничитель, о т л и ч а юшийся тем, что, с цельн повышения надежности, в него дополнительно введены два ключа с блоком управления, а ограничитель выполнен регулируемым, при этом регулируемый ограничитель через первый

5 ключ включен параллельно регулятору скорости, второй ключ включен параллельно регулятору тока, три входа блока управления соединены с датчиком частоты вращения, с первым входом регулятора частоты .

10 вращения и с выходом регулятора тока, выходы блока управления соединены с управляющими входами ключей.

2. Электропривод по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что блок управления содер15 жит задатчик, первый, второй и третий компараторы, триггер, логический элемент И, логический элемент ИЛИ и логический элемент И-НЕ, первым входом соединенный с инвертирующим выходом первого компара20 тора, неинвертирующий выход которого является первым выходом блока управления, первый вход является первым входом блока управления, а второй вход соединен с первым выходом задатчика, вторым выходом

25 соединенного с первым входом второго компаратора, второй вход которого является вторым входом блока управления, а инвертирующий выход соединен со вторым входом логического элемента И-НЕ и с -вхо30 дом триггера, К-вход которого соединен с выходом логического элемента И, первый вход которого соединен с выходом логического элемента И-НЕ, а второй вход соединен с выходом логического элемента ИЛИ.

35 первым входом соединенного с неинвертирующим выходом первого компаратора, а вторым входом соединенного с инвертирующим выходом третьего компаратора, первый вход которого соединен с третьим

40 выходом задатчика, а второй вход является третьим входом блока управления, вторым выходом которого является инвертирующий выход триггера.

1713067

1. !

С !, Я „1

Составитель М. Кряхтунова

Редактор Н.Каменская Техред М.Моргентал Корректор Л,Патай

Заказ 543 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101